初中物理电功与电能的计算试题

图示电路中，电源电压恒定，定值电阻电阻 $R_0=10\Omega$，滑动变阻器 $R$标有“ $50\Omega 1.0A$”。把滑片 $P$移至某一位置，闭合 $S_1$，当 $S_2$分别断开和接“1”时，电流表示数分别为 $0.4A$和 $0.6A$。

（1）求电源电压；

（2）求开关 $S_2$接“1”时，滑动变阻器 $10s$内消耗的电能；

（3）用量程为 $0~3V$的电压表替换电流表， $S_2$改接“2”，闭合 $S_1$，移动滑片 $P$，求 $R_0$的电功率的最小值。

如图所示是一款新型节能装置 $-$空气能热水器，它的制热能效比（制热量和压缩机所耗电能之比）为 $4:1$，用手机通过　　波可以远程遥控。某同学洗一次澡用水 $30L$，则所用水的质量为　　 $\mathit{kg}$，这些水温度由 ${12}^{°}\text{C}$升高到 ${42}^{°}\text{C}$吸收的热量为　　 $J$，若这些热量分别由空气能热水器和电热水器（效率为 $90\%)$提供，则空气能热水器压缩机所耗电能与电热水器所耗电能相比，可节约电能　　 $J$． $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

南京长江大桥是我市的地标性建筑，现已焕然一新并顺利通车，如图甲所示。

（1）大桥上层的公路桥全长4589　　（填单位）。

（2）以江面上行驶的船为参照物，桥头堡是　　的。

（3）图乙中，大桥上“玉兰花灯”内的钠灯全部换为 $\mathit{LED}$灯后，总功率减少了约 $180\mathit{kW}$．与原来相比，所有灯工作 $5h$可节约电能　　度。

图是某电饭锅内部电加热器原理电路，它有烧煮和保温两档，开关 $S$断开时，电饭锅处于　　档，已知 $R_1=484\Omega$，烧煮时的功率是保温时的11倍，则 $R_2=$　　 $\Omega$，该电饭锅烧煮，保温各 $1h$可使电能表 $(3000\mathit{imp}/\mathit{kW}·h)$的指示灯闪烁　　次。

阅读短文，回答问题

无人机作为空中平台，以高分辨率高速摄像机、轻型光学相机、激光扫描仪等设备获取信息，用计算机对图象信息进行处理，并按照一定精度要求制作成图象。无人机航拍影像具有高清晰、高现实性的优点。下表是某小型无人机的部分参数：

参数名称	最大飞行 半径 $/\mathit{km}$	最大巡航速度 $/\mathit{km}·h^{-l}$	电池电压 $/V$	电池容量 $/\mathit{mAh}$	电动机额定功率 $/W$	拍摄速度 $/$帧 $·$秒 ${}^{-1}$
数据	5	50	24	2500	20	11000

（电池容量 $=$放电电流 $\times$放电时间，例如， $1\mathit{mAh}$是指以 $1\mathit{mA}$的电流能连续工作 $1h$。帧 $·$秒 ${}^{-1}$是指每秒拍摄的画面数）

（1）人们是利用遥控器通过　　传输信息操控无人机的，其有效操控距离至少为　　 $\mathit{km}$。

（2）小轿车在高速公路上限速 $120\mathit{km}/h$。如图甲所示，交警部门利用无人机进行高速公路通行情况的实时监测。一辆小轿车在通行 $0.5m$的过程中，高速摄像机拍摄帧数为110帧，据此判断小轿车是否超速？　　（是 $/$否）。

（3）如图乙，是无人机竖直向上运动的 $v-t$图象，由图象可知，在 $0~5s$内，无人机受到的升力　　 $(>/=/<)$重力。

（4）电动机是控制无人机飞行状态的关键动力设备，当它正常工作时， $12s$内消耗的电能是　　 $J$．已知电动机消耗的功率是电源总功率的 $50\%$，则无人机在空中以额定功率飞行的时间不能超过　　 $h$。

（5）为增大小型无人机的巡航时间，请从研制方面，提出一条合理化建议：　　。

在综合实践活动中，小峰设计了一种煮饭电路，如图甲所示，图中 $R_1$和 $R_2$均为电阻丝， $S_1$是自动控制开关，煮饭时，将该电路接入 $220V$电源，在 $30\mathit{min}$内，电路总功率随时间变化的图象如图乙所示，求：

（1） $0~5\mathit{min}$内通过 $R_1$的电流；

（2） $30\mathit{min}$内电路消耗的电能；

（3） $10~15\mathit{min}$内 $R_1$的电功率。

图甲是某型号视频展示台，其摄像头中的镜头相当于一个焦距可调的凸透镜，使用时，将物品放在展示台的摄影面板上。

（1）该视频展示台摄像头的镜头焦距可调范围为 $5.4\mathit{mm}-64.8\mathit{mm}$，把一张照片放在投影面板上，镜头离投影面板的距离为 $40\mathit{cm}$，照片通过镜头成的像是　　

$A$．放大的实像     $B$．缩小的实像 $C$．放大的虚像       $D$．缩小的虚像

（2）与视频展示台配套使用的投影幕是依靠电动机来控制升降的，小明用如图乙所示的电路进行模拟研究，电路中直流电动机的线圈电阻为 $2\Omega$， $R_0$为阻值是 $10\Omega$的定值电阻，电源电压保持 $12V$不变，闭合开关 $S$，当电动机正常工作时，匀速提升重为 $0.4N$的物体，此时电压表示数为 $6V$，求：

①电动机正常工作时，通过电阻 $R_0$的电流是多大？

②电动机正常工作2秒所消耗的电能是多少？

③若电动机正常工作时，有 $5\%$的机械能用来提升物体，物体在2秒内上升的高度是多少？

下表示某型号电烤箱铭牌部分参数，其内部电路图如图所示， $R_1$和 $R_2$均为电阻丝，电烤箱在低温挡正常工作 $0.5h$所消耗的电能是　　 $\mathit{kW}·h$， $R_2$的阻值是　　 $\Omega$。

额定电压		$220V$
额定功率	高温挡	$1100W$
	低温挡	$440W$

冬天，人们常用电热毯来取暖。如图所示，是某品牌电热毯的等效电路，有高温挡和低温挡，低温挡电功率为 $25W$，已知电阻 $R=484\Omega$．求：

（1）开关 $S$闭合时电热毯处于　　档；

（2）电热毯在低温挡下工作1小时所消耗的电能；

（3）电阻 $R_0$的阻值。

如图是某家用电热水器的简化电路图，温控开关 $S$可根据水温自动切换加热和保温两种状态， $R_1$、 $R_2$是发热电阻，热水器主要参数如下表。 $[$水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)]$

额定电压	$220V$	容积	$30L$
加热功率	$2000W$	保温功率	$800W$

（1）开关 $S$跳至　　触点位置时，热水器进入保温状态，水箱内装满水时，水的质量为　　 $\mathit{kg}$。

（2） $R_2$的阻值为多大？

（3）水箱中装满初温为 ${25}^{°}\text{C}$的水，加热使温度升高到 ${55}^{°}\text{C}$，水需要吸收多少热量？

（4）在上述加热状态下，热水器正常工作 $35\mathit{min}$需消耗多少电能？加热效率是多少？

无人驾驶飞机简称”无人机”，无人机的飞行控制系统简称“飞控”。无人机悬停还是飞行、向哪个方向飞行、上升还是下降等飞行指令都由飞控下达，飞控主要由感知飞行姿态的陀螺仪、 $\mathit{GPS}$定位模块、超声波传感器、气压传感器等各种功能的传感器及控制电路组成。

（1） $\mathit{GPS}$定位模块利用　　传递信息，其在真空中的传播速度为　　 $m/s$。

（2）超声波传感器可探测无人机在飞行时遇到的障碍物，这是因为超声波具有　　的特点。

（3）气压传感器可通过测定大气压值获知无人机所在位置的　　。

（4）某无人机由输出电压 $14.8V$、容量 $10000\mathit{mAh}$的电池提供飞行能量，该电池最多可提供　　 $\mathit{kW}·h$的电能，若这些电能的 $80\%$用于飞行，当飞行功率为 $200W$ 时，最长飞行时间为　　 $h$。

如图，电源电压恒定，小灯泡 $L$标有“ $6V3W$”字样，定值电阻 $R_2$的阻值为 $10\Omega$， $R_1$为滑动变阻器，开关 $S_1$、 $S_2$都闭合时， $L$恰好正常发光，电流表示数为 $1.1A$．求：

（1）小灯泡正常发光时的电阻；

（2） $S_1$、 $S_2$都闭合时， $R_1$在 $10\mathit{min}$内消耗的电能；

（3） $S_1$、 $S_2$都断开，调节滑片使 $R_2$的电功率为 $R_1$电功率的2倍时， $R_2$的电功率。

某自动豆浆机工作时，电热管加热与电动机打浆过程交替进行，其部分参数如下表。

（1）空豆浆机放在水平桌面上，接触面积为 $4c{m}^2$，对水平面的压强为　　 $\mathit{Pa}$。

（2）不计热量损失，加热管正常工作 $80s$，可使 $1\mathit{kg}$豆浆的温度升高　　 ${}^{°}\text{C}[$取 $C_{\mathit{豆浆}}=4\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)]$；豆浆飘出阵阵香味说明分子在　　。

（3）电热管通电一段时间后变得很烫，而与豆浆机连接的导线却不怎么热，主要是因为导线　　，产生的热量少；若豆浆机正常打好一次豆浆的消耗的总电能为 $0.17\mathit{kW}·h$，加热与打浆的时间之比为 $3:1$，则打好一次豆浆需　　 $h$。

额定电压	$220V$
电机功率	$100W$
加热功率	$1100W$
净 重	$20N$

如图（a）所示是 $\mathit{HG}2004$家用蒸汽电熨斗的示意图和铭牌，使用时储水器中的水滴入气室，加热的铁质底板使水迅速汽化变成蒸汽，从底板喷出。

额定电压	$220V$	功能	汽烫、干烫
额定频率	$50\mathit{Hz}$	蒸汽方式	滴下式
底板面积	$160c{m}^2$	质量	$1.6\mathit{kg}$
额定功率	$1100W$	放置方式	自立式

（1）求电熨斗正常工作时的电流。

（2）熨烫前（未加水），电熨斗自然平放在衣服上，求它对衣服的压强。

（3）汽熨前先预热，使底板的温度从 ${20}^{°}\text{C}$升高到 ${220}^{°}\text{C}$，温控开关自动断开。已知底板的质量为 $1\mathit{kg}$，铁的比热容为 $0.46\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，求预热过程底板吸收的热量。

（4）汽熨时，滴汽室的水汽化带走热量，当底板温度降到 ${190}^{°}\text{C}$时，温控开关自动闭合，当加热到 ${220}^{°}\text{C}$时又断开，如此反复，若蒸汽电熨斗按如图（b）所示的程序工作，熨一件衣服用时 $10\mathit{min}$。求共消耗的电能。

在冬天学校为了让师生能喝上热水，买了多台电热水壶，其铭牌上标有“ $220V10A$”字样，求：

（1）一台电热水壶正常工作 $210s$消耗的电能。

（2）若电热水壶放出的热量全部被水吸收，那么一台电热水壶 $210s$内可将质量为多少 $\mathit{kg}$初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水加热到 ${75}^{°}\text{C}$． $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$。